一种卤化铅络合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卤化铅络合物及其制备方法和应用，用于制成卤化铅络合物薄 膜。
【背景技术】
[0002] 现有技术中对卤化铅的使用是直接使用碘化铅单体，通常是把卤化铅单体按照小 于0.4mg/mL溶于二甲基亚矾等溶剂中，然后直接涂布使用，形成仅由卤化铅构成的薄膜。结 构单一，形式单一，薄膜品质受限，应用范围窄。
[0003]
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，针对由卤化铅单体直接涂布得到的薄膜品质受 限(具体而言包括表面粗糙度大、缺陷态密度高、后期与其它化合物反应得到的最终物含有 杂质）的问题，提供一种卤化铅络合物及其制备方法和应用，生产一种卤化铅络合物薄膜。
[0005] 本发明是这样实现的，提供一种卤化铅络合物，其化学通式为:PbX2(U),其中，X为 Cl、I以及Br三种元素中的任意一种，U为二甲基亚矾(简称DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(简称 DMF)以及甲胺的四氢呋喃溶液(简称MA)三种化合物中的任意一种；卤化铅络合物是将无水 卤化铅粉末(化学通式PbX2，X是Cl、I、Br三种元素中的任意一种)与溶剂U混合，使得PbX 2粉 末完全溶解于溶剂U，再加入氯苯溶剂(简称CB溶剂)搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的 析出物。
[0006] 进一步地，溶剂U是二甲基亚矾溶剂（简称DMSO溶剂），或N，N-二甲基甲酰胺溶剂 (简称DMF溶剂），或甲胺的四氢呋喃溶液(简称MA溶液）。
[0007] 本发明还公开了一种制备上述卤化铅络合物的方法，包括以下步骤： 第一步，溶解、合成卤化络合物， 在20~25摄氏度室温和标准大气压的条件下，将无水卤化铅粉末与溶剂U混合，搅拌5~ 10分钟，使得PbX2粉末完全溶解于溶剂U中，得到溶液A; 第二步，得到卤化络合物固体， 在20~25摄氏度室温和标准大气压的条件下，将氯苯溶剂(CB溶剂)与在第一步得到的 溶液A按照体积比：氯苯溶剂:溶液A=( 1~3) : (0.5~1.5)混合，搅拌1~2分钟，静置5~10分钟， 产生析出物P，经过滤纸过滤，得到析出物P，P即为卤化铅络合物，P又记作PbX 2(U)。
[0008] 进一步地，溶剂U是二甲基亚矾溶剂或N，N-二甲基甲酰胺溶剂，无水卤化铅粉末与 溶剂U的混合比例为4~6 mg无水卤化铅粉末对应10~20 mL二甲基亚矾溶剂或N，N-二甲基 甲酰胺溶剂。
[0009] 进一步地，溶剂U是甲胺的四氢呋喃溶液，无水卤化铅粉末与溶剂U的混合比例为 0.5~1.5摩尔无水卤化铅粉末对应0.75~1升甲胺的四氢呋喃溶液，其中甲胺的四氢呋喃溶 液中甲胺的摩尔浓度为1.5~2.5摩尔/升。
[0010] 本发明还公开了一种前述卤化铅络合物的应用，卤化铅络合物用于涂料，在被涂 覆表面形成卤化铅络合物薄膜。
[0011] 进一步地，卤化铅络合物薄膜应用于太阳能电池 (Solar Cell)。
[0012] 进一步地，卤化铅络合物薄膜应用于发光二极管(LED)。
[0013] 进一步地，卤化铅络合物薄膜应用于场效晶体管(TFT)。
[0014] 与现有技术相比，本发明的卤化铅络合物及其制备方法和应用，卤化铅络合物形 成的薄膜与其它有机物(如甲基碘化铵)反应形成的新的薄膜，薄膜更平整，薄膜晶格体积 更大，薄膜缺陷更少。广泛应用于电池行业。
[0015]
【附图说明】
[0016] 图1为经本发明的卤化铅络合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))转化得到的 CH3NH3Pb 13薄膜和经传统的PbI 2单体转化得到的CH3NH3Pb 13薄膜，再经历五种不同的退火条 件后最终得到的薄膜进行XRD测试的结果比较示意图； 图2为经本发明的卤化铅络合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))转化得到的CH3NH3Pb 13薄 膜和经传统的PbI2单体转化得到的CH3NH3PbI3薄膜进行瞬时光致发光测量得到的光致发光 响应曲线示意图； 图3为图2的薄膜进行稳态光致发光测量得到的薄膜发光强度曲线示意图； 图4为经本发明的卤化铅络合物（即Pb 12 (DMSO)或Pb 12 (DMF))转化得到的CH3NH3Pb 13薄 膜和经传统的Pb 12单体转化得到的CH3NH3Pb 13薄膜的表面SEM图像之间的比较。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结 合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018] 本发明的卤化铅络合物，其化学通式为:PbX2(U)，其中，X为Cl、I以及Br三种元素 中的任意一种，U为二甲基亚矾、N，N-二甲基甲酰胺以及甲胺三种化合物中的任意一种。卤 化铅络合物是将无水卤化铅粉末(化学通式PbX 2，X是Cl、I、Br三种元素中的任意一种）与 溶剂U混合，使得PbX2粉末完全溶解于溶剂U，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤 后得到的析出物。其中，溶剂U是二甲基亚矾溶剂，或N，N-二甲基甲酰胺溶剂，或甲胺的四氢 呋喃溶液。
[0019] 本发明的卤化铅络合物用于涂料，在被涂覆表面形成卤化铅络合物薄膜。卤化铅 络合物薄膜应用于太阳能电池或发光二极管或场效晶体管。
[0020] 下面结合实施例说明卤化铅络合物的制备方法及其应用。
[0021] 实施例1: 一种制备Pb 12 (DMSO)络合物的方法，包括以下步骤： 第一步:溶解、合成卤化络合物。
[0022]在25摄氏度室温和标准大气压的条件下，在空气环境中，将无水碘化铅粉末(PbI2 粉末)与二甲基亚矾溶剂(DMS0溶剂)按照后述比例混合，搅拌5~10分钟，使得PbI2粉末完全 溶解于DMSO溶剂，得到溶液A。其中，对Pb 12粉末和DMSO溶剂的混合比例做出如下要求:4mg 的PbI2粉末对应于10 mL的DMSO溶剂。
[0023]第二步:得到碘化铅络合物固体PbI2(DMSO)。
[0024]在25摄氏度室温和标准大气压的条件下，在空气环境中，将氯苯溶剂（简称CB溶 剂)与在前第一步得到的溶液A按照体积比CB溶剂:溶液A=2:1混合，搅拌1~2分钟，静置5~10 分钟，产生析出物P，经过滤纸过滤，得到析出物P。P即为PbI 2粉末与DMSO溶剂的络合物，析 出物P为PbI2(DMSO)。
[0025] 实施例2: 一种制备PbBr2 (MA)络合物的方法，包括以下步骤： 第一步:溶解、合成卤化络合物。
[0026]在22摄氏度室温和标准大气压的条件下，在空气环境中，将无水溴化铅粉末 (PbBr2粉末）与甲胺的四氢呋喃溶液(MA溶液）按照后述比例混合，搅拌5~10分钟，使得 PbBr2粉末完全溶解于MA溶液，得到溶液A'。其中，对PbBr2粉末和MA溶液的混合比例做出如 下要求：1摩尔PbBr 2粉末对应0.75~1升MA溶液，其中MA的四氢呋喃溶液中的MA的摩尔浓度 为2摩尔/升。
[0027]第二步:得到溴化铅络合物固体PbBr2 (MA)。
[0028]在25摄氏度室温和标准大气压的条件下，在空气环境中，将氯苯溶剂（简称CB溶 剂)与在前第一步得到的溶液A'按照体积比:CB溶剂:溶液A' =2:1混合，搅拌1~2分钟，静置5 ~10分钟，产生析出物P S经过滤纸过滤，得到析出物P' A'即为PbBr2粉末与MA溶液的络合 物，P'为PbBr2 (MA)。
[0029] 实施例3: 一种制备PbCl2 (DMF)络合物的方法，包括以下步骤： 第一步:溶解、合成卤化络合物。
[0030]在20摄氏度室温和标准大气压的条件下，在空气环境中，将无水氯化铅粉末 (PbCl2粉末）与N，N-二甲基甲酰胺溶剂(DMF溶剂）按照后述比例混合，搅拌5~10分钟，使得 PbC12粉末完全溶解于DM